g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Önemli ilerleme: Terahertz dalgaları popülerleşmekten uzak değil! Mikrodalga ve kızılötesi günlük hayata girdi

Terahertz dalgaları bilim ve teknolojide gittikçe daha önemli hale geliyor Terahertz, bilim insanlarının gelecekteki malzemelerin performansını anlamasına ve otomotiv kaplamalarının ve ekran kapaklarının kalitesini test etmesine olanak tanıyor, ancak yine de birçok zorluk var. Dresden-Rosendorf Üniversitesi (HZDR), Dresden Teknoloji Üniversitesi ve Konstanz Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi şu anda önemli ilerleme kaydetti. Araştırmacılar, kısa ürün üretebilen bir germanyum bileşeni geliştirdiler. Terahertz darbelerinin avantajlı bir özelliği vardır: darbeler çok geniş bir frekans spektrumuna sahiptir.

Bu nedenle birçok farklı terahertz frekansı aynı anda sağlanabilmektedir.Araştırma sonuçları "Light: Science and Application" dergisinde yayınlanmaktadır.Yarı iletken endüstrisinde halihazırda kullanılan yöntemler bileşenlerin üretiminde kullanılabileceğinden, bu gelişmenin araştırma ve teknolojide olması beklenmektedir. Geniş bir uygulama yelpazesine sahip olun.

Tıpkı ışık gibi, terahertz dalgaları da elektromanyetik radyasyon olarak sınıflandırılır, spektrumda, tam olarak mikrodalga ve kızılötesi radyasyon arasına düşer. Ancak mikrodalgalar ve kızılötesi günlük hayatımıza girmiş olmasına rağmen, terahertz dalgalarının kullanımına yeni yeni başlandı. Bunun nedeni, bu yüzyılın başından beri uzmanların yalnızca makul ölçüde kabul edilebilir terahertz dalgaları kaynakları oluşturabilmeleridir.

Ancak bu vericiler hala mükemmel değildir çünkü nispeten büyük ve pahalıdırlar ve yaydıkları radyasyon her zaman istenen özelliklere sahip değildir. Oluşturulan bir nesil yöntem galyum arsenit kristallerine dayanmaktadır Bu yarı iletken kristal kısa bir lazer darbesi ile ışınlanırsa galyum arsenit taşıyıcıları oluşur.

Bu yükler, bir VHF vericisinin direğindeki hareketli yüklerden radyo dalgaları üreten temelde aynı mekanizma olan terahertz dalgalarını zorlayan bir voltajın uygulanmasıyla hızlandırılır. HZDR fizikçisi Dr. Harald Schneider şöyle açıkladı: Ancak, bu yöntemin bazı dezavantajları vardır: yalnızca nispeten pahalı özel lazerlerle çalıştırılabilir.

Değerli metaller kullanın

Fiber optik iletişim için kullanılan standart lazer ile çalışmayacaktır. Diğer bir dezavantaj, galyum arsenit kristallerinin yalnızca nispeten dar bantlı terahertz darbeleri sağlamasıdır, bu nedenle frekans aralığı sınırlıdır, bu da uygulama alanını büyük ölçüde sınırlar. Schneider ve araştırma ekibinin başka bir malzeme (yarı iletken germanyum) üzerine bahis oynamasının nedeni budur. Germanyum ile fiber lazer denilen düşük fiyatlı lazerleri kullanmak mümkündür. Ek olarak, germanyum kristali çok şeffaftır, bu nedenle çok geniş darbeler yaymaya yardımcı olur.

Bununla birlikte, şimdiye kadar bir sorunla karşılaşıldı: saf germanyumu ışınlamak için kısa bir lazer darbesi kullanılırsa, yarı iletkendeki yükün kaybolması birkaç mikrosaniye alır, ancak o zaman kristal bir sonraki lazer darbesini emebilir. Bununla birlikte, günümüz lazerleri, germanyum için çok hızlı bir emisyon dizisi olan onlarca nanosaniye aralıklarla darbeler yayabilmektedir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için bilim adamları, germanyumdaki yükü daha hızlı ortadan kaldırmanın bir yolunu aradılar ve cevabı önemli bir değerli metal altın içinde buldular. İyon hızlandırıcı, altın atomlarını germanyum kristaline fırlatmak için kullanılır ve altın kristale 100 nanometre kadar derinlere nüfuz eder.

Daha sonra bilim adamları kristali 900 santigrat derece sıcaklıkta birkaç saat ısıttılar ve ısıl işlem altın atomlarının germanyum kristalinde eşit olarak dağılmasını sağladı. Araştırma ekibi, biber germanyumunu ultra kısa lazer darbeleri ile ışınladığında, başarı başladı: kristalde birkaç mikrosaniye gezinmek yerine, yük taşıyıcıları iki nanosaniyeden daha kısa sürede, öncekinden yaklaşık 1000 kat daha hızlı bir şekilde yeniden kayboldu. Mecazi olarak konuşursak, altının rolü bir tuzak gibidir, iddiaları yakalamaya ve etkisiz hale getirmeye yardımcı olur.Artık germanyum kristalleri yüksek tekrarlama oranlı lazer darbeleri ile bombardımana tutulabilir ve yine de normal şekilde çalışabilir.

Ucuz imalat mümkün

Yeni yöntem, terahertz darbesinin son derece geniş bir bant genişliğine sahip olmasını sağlıyor: artık yerleşik 7 terahertz galyum arsenit teknolojisini değil, şimdi 10 kat -70 terahertz kullanıyor. Araştırma, tek bir hamlede geniş, sürekli, boşluksuz bir spektrum elde etti, bu da bilim insanlarının çok çeşitli uygulamalar için kullanılabilecek gerçekten çok yönlü bir kaynağa sahip olduğu anlamına geliyor. Bir başka yararı da, germanyumun mikroçiplerle aynı teknoloji kullanılarak verimli bir şekilde işlenebilmesi ve galyum arsenidin aksine germanyumun silikonla uyumlu olmasıdır. Yeni bileşenler standart fiber lazerlerle çalıştırılabildiğinden, bu teknoloji oldukça minyatür ve ucuz hale getirilebilir.

Bu, altın katkılı germanyumu sadece grafen gibi yenilikçi iki boyutlu malzemelerin ayrıntılı analizi gibi bilimsel uygulamalar için değil, aynı zamanda tıbbi ve çevresel teknoloji uygulamaları için de ilginç bir seçim haline getirmelidir. Örneğin, sensörlerin atmosferdeki belirli gazları terahertz spektroskopisi yoluyla izlediği düşünülebilir. Günümüzün terahertz kaynakları bu amaca ulaşmak için hala çok pahalıdır. Dresden-Rosendorf tarafından geliştirilen yeni yöntem yardımcı olabilir Bu tür çevresel sensörleri gelecekte daha ucuz hale getirin.